4. Выбор силовых элементов частотного электропривода

Для электропривода динамических нагнетателей наиболее часто используются преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного тока.

На рис. 4.1 представлен один из вариантов систем ЭП ППЧ-АД с преобразователем частоты с промежуточным звеном постоянного тока с входным неуправляемым выпрямителем и автономным инвертором напряжения.

Рис. 4.1. Схема силовых цепей системы ПЧ – АД

Согласование преобразователя с сетью может осуществляться через дроссель или трансформатор. Рекомендуется при мощности двигателя Р_дв > 15 кВт согласование с сетью производить с помощью трансформатора.

4.1. Выбор полупроводникового преобразователя частоты

Преобразователь частоты выбираем исходя из условия выбора:

(4.1)

где U_н.пр., U_н.дв. - соответственно номинальные напряжения преобразователя и двигателя;

I_нпр., I_н.дв. - соответственно номинальные токи преобразователя и двигателя;

S_н.пр., S_н.дв. – соответственно номинальные полные мощности преобразователя и двигателя

(4.2)

Необходимо выбирать преобразователь частоты с промежуточным звеном постоянного тока, выполненным на основе двухзвенного преобразователя частоты с автономным инвертором напряжения с широтноимпульсным управлением, оснащенным многофункциональной микропроцессорной системой управления.

При выборе конкретного преобразователя частоты необходимо учитывать некоторые особенности их применения в электроприводах.

Состав полупроводникового преобразователя частоты (ППЧ) может быть различным и зависит от типоисполнения и перечня устройств, определяемых заказчиком (прил. 1).

Для выбранного преобразователя, на основании каталожных данных, выписываются в виде таблицы основные технические характеристики, реализуемые законы управления и допустимые кратковременные перегрузки по току.

4.2. Выбор согласующего трансформатора или дросселя

Для выбора согласующего трансформатора необходимо рассчитать полную мощность трансформатора, которая определяется по формуле:

(4.3)

где Р_н.дв – номинальная мощность двигателя;

η_дв – КПД двигателя;

η_тр=(0,95÷0,98) – КПД силового трансформатора;

k_и.тр.=0,955 – коэффициент использования силового трансформатора;

k_м.тр.=0,7 – средневзвешенный коэффициент мощности.

Выбор трансформатора происходит в соответствии условий:

(4.4)

где I_2тр. - номинальный ток вторичной обмотки трансформатора;

I_пр.вх - номинальный входной ток преобразователя частоты;

U_2н.тр - номинальное напряжение вторичной обмотки трансформатора;

U_вх.пр - номинальное входное напряжение преобразователя частоты;

S_н.тр - номинальная полная мощность трансформатора;

S_н.дв - номинальная полная мощность двигателя.

Для питания преобразовательных устройств выпускаются трансформаторы:

- с регулированием напряжения переключением ответвлений первичных обмоток в пределах 5%. при отключении трансформатора от сети (ПБВ);

- с регулированием напряжения под нагрузкой на 40% вниз от номинального, при числе ступеней не менее 10 (РПН).

Трансформаторы с ПБВ (переключение без возбуждения) позволяют при отключении всех обмоток от сети регулировать напряжение в пределах 5% для компенсирования изменения напряжения питающей сети. Трансформаторы с РПН (регулирование под нагрузкой) позволяют проводить ступенчатое регулирование напряжения под нагрузкой 40% вниз от номинального выпрямленного значения. Число ступеней – не менее десяти.

Сухие трансформаторы типа ТСП выпускаются на мощности 10— 250 кВ-А, типа ТСЗП— 10—4000 кВ-А, совтоловые типа ТНЗП — 400— 1600 кВ-А, масляные — 2500 кВ-А и выше.

Выбор дросселей производим исходя из условия:

(4.5)

где U_н.др, I_н.др – соответственно номинальные напряжение и ток дросселя.

Для согласования с сетью применяются токоограничивающие дроссели (реакторы) типа РТСТ (реактор трехфазный сухой токоограничивающий). Первая группа цифр после тире – номинальный фазный ток дросселя, А; вторая группа цифр – номинальная индуктивность фазы, мГн. Дроссели изготавливаются на номинальные токи 20,5; 41; 82; 165; 265; 410; 660 и 820 А. При больших значениях токов применяется параллельное соединение дросселей. В комплект преобразователей частоты могут входить согласующие дроссели. В этом случае производится проверка дросселей по условию (4.5).